王建建, 桑學(xué)涵, 孟兆祥, 陳 崗, 周洪雨,陳 波, 王 鑫, 金 星

(揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院, 1. 康復(fù)醫(yī)學(xué)科, 2. 關(guān)節(jié)外科, 江蘇 揚(yáng)州, 225000)

膝骨性關(guān)節(jié)炎(KOA)是一種慢性退行性關(guān)節(jié)病變，多發(fā)于中老年人，常導(dǎo)致神經(jīng)肌肉疼痛和活動(dòng)受限，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[1]。《骨關(guān)節(jié)炎診療指南(2018年版)》[2]提出結(jié)合KOA疾病發(fā)展特點(diǎn)實(shí)施階梯化分級(jí)治療策略，其中全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)是治療終末期KOA有效且成熟的方法，有助于矯正關(guān)節(jié)畸形、減輕疼痛、恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能，目前已被廣泛應(yīng)用于臨床[3-4]。相關(guān)研究[5]表明, TKA患者術(shù)后常殘留不同程度的本體感覺和平衡功能的缺陷，可引起關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、姿勢控制能力降低和步行能力下降，容易引發(fā)摔倒，嚴(yán)重影響TKA的手術(shù)療效。因此, TKA術(shù)后開展本體感覺和平衡功能等訓(xùn)練尤其重要，但目前康復(fù)訓(xùn)練的側(cè)重點(diǎn)為關(guān)節(jié)活動(dòng)度和下肢力量訓(xùn)練等，對(duì)本體感覺和平衡訓(xùn)練的重視程度則相對(duì)不足，且往往忽略了視覺反饋在平衡維持中的作用[6]。研究[7]證明，視覺反饋可有效提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)本體感覺提升，有利于改善運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)和康復(fù)的效果。本研究探討基于D-WALL系統(tǒng)的視覺反饋下平衡訓(xùn)練對(duì)TKA患者膝關(guān)節(jié)平衡功能及步行能力的影響，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年12月—2022年6月在揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院關(guān)節(jié)外科接受TKA治療的60例患者作為研究對(duì)象，按照隨機(jī)數(shù)字表法將其分為視覺反饋組、常規(guī)平衡訓(xùn)練組和對(duì)照組，每組20例。納入標(biāo)準(zhǔn): ① 首次行TKA治療，且為單側(cè)手術(shù)者; ② 認(rèn)知理解能力和依從性好，可配合康復(fù)訓(xùn)練者。排除標(biāo)準(zhǔn): ① 合并嚴(yán)重肝、腎、心、肺功能不全者; ② 體質(zhì)量指數(shù)(BMI)>30 kg/m2者; ③ 雙側(cè)膝關(guān)節(jié)同期置換者; ④ 有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者; ⑤ 合并嚴(yán)重類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎者; ⑥ 無法執(zhí)行或不能堅(jiān)持本研究運(yùn)動(dòng)方案者; ⑦ 合并其他可影響平衡功能的神經(jīng)系統(tǒng)疾病者。本研究經(jīng)揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)(審批號(hào)2022ky054), 且所有患者簽署知情同意書。3組患者性別、年齡、病程、BMI等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05), 見表1。

表1 3組患者一般資料比較

1.2 方法

對(duì)照組僅進(jìn)行常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，包括術(shù)前健康宣教、術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練、出院前康復(fù)計(jì)劃等。⑴ 第一階段(第1～7天): ① 踝泵運(yùn)動(dòng), 5 s/次, 5～10次/組, 4～5組/d; ②關(guān)節(jié)活動(dòng)度練習(xí)，使用關(guān)節(jié)持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)儀器，設(shè)置屈膝角度<90 °, 20 min/次, 1次/d; 伸膝練習(xí)，主動(dòng)做伸直膝關(guān)節(jié)練習(xí), 5～10次/組, 2～3組/d; ③ 肌力練習(xí)，主要進(jìn)行臀肌、股四頭肌、腘繩肌等肌群的等長收縮練習(xí), 5～10次/組, 2～3組/d; ④ 呼吸功能練習(xí)，進(jìn)行深呼吸、咳嗽、咳痰訓(xùn)練，配合上肢伸展擴(kuò)胸運(yùn)動(dòng), 5～10次/組, 2～3組/d; ⑤ 轉(zhuǎn)移練習(xí)，利用助行器等適當(dāng)工具在能夠忍受的疼痛范圍內(nèi)負(fù)重進(jìn)行轉(zhuǎn)移訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)循序漸進(jìn)原則, 10 min/次, 1次/d; ⑥ 理療，給予神經(jīng)肌肉電刺激，將2組電極分別置于股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌，以促進(jìn)股四頭肌肌力恢復(fù), 20 min/次, 1次/d; ⑦ 疼痛和腫脹控制，訓(xùn)練后使用冰袋冷敷, 25 min/次, 1次/d。⑵ 第二階段(第2～6周，以第一階段訓(xùn)練為基礎(chǔ)，逐漸進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練): ① 關(guān)節(jié)活動(dòng)度練習(xí)，推動(dòng)髕骨，主動(dòng)屈伸膝練習(xí)，之后逐漸過渡到功率自行車練習(xí), 5～10 min/d; ②肌力訓(xùn)練，對(duì)臀肌、股四頭肌、腘繩肌等肌群進(jìn)行等張收縮練習(xí)，之后逐漸過渡到相關(guān)肌群的抗阻肌力訓(xùn)練，采取閉鏈和開鏈相結(jié)合的方式, 10～20次/組, 2～3組/d; ③ 站立訓(xùn)練，患者雙下肢支撐保持身體穩(wěn)定，開始訓(xùn)練時(shí)在患側(cè)膝蓋處給予一定支持，由睜眼過渡到閉眼, 5～10 min/d; ④ 單腿站立訓(xùn)練，患肢單腿站立保持穩(wěn)定，先睜眼練習(xí)后再閉眼, 10～20次/組, 2～3組/d; ⑤ 功能性活動(dòng)，獨(dú)立步行后進(jìn)行不同平面步行、上下樓梯等練習(xí), 5～10 min/d。上述訓(xùn)練5次/周，連續(xù)訓(xùn)練6周。

常規(guī)平衡訓(xùn)練組在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)行常規(guī)平衡訓(xùn)練。① 重心轉(zhuǎn)移練習(xí): 待患者能獨(dú)立站穩(wěn)后，進(jìn)行身體重心前、后、左、右轉(zhuǎn)移練習(xí)，通過逐漸減少支撐面積增加訓(xùn)練難度; ② 單腿站立平衡(SLS): 患側(cè)單腿站立，之后可將非支撐腿前后擺動(dòng)以增加訓(xùn)練難度; ③ 平衡墊訓(xùn)練: 使用Airex平衡墊，開始先進(jìn)行雙腿直立位站立訓(xùn)練，然后逐漸過渡為雙下肢屈曲站立訓(xùn)練，之后可背靠Babath球靠墻練習(xí)以增加難度，訓(xùn)練過程中注意保護(hù)，防止跌倒; ④ 動(dòng)態(tài)平衡板訓(xùn)練: 使用Joinfit動(dòng)態(tài)平衡墊，患者雙足站立于平衡墊上，保持身體動(dòng)態(tài)平衡，開始時(shí)可雙手扶住支撐物加以輔助，逐漸過渡為無輔助獨(dú)立練習(xí)?？祻?fù)訓(xùn)練時(shí)間為30 min/次, 1次/d, 5次/周，連續(xù)訓(xùn)練6周。

視覺反饋組在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上使用D-WALL系統(tǒng)(型號(hào)DWT-000)增加視覺反饋下平衡訓(xùn)練。① 身體重心靜態(tài)描跡訓(xùn)練: 患者雙足站立于測力平臺(tái)上，目視前方顯示屏，通過實(shí)時(shí)攝像，患者能夠清楚地看到自己身體重心的位置變化及重心移動(dòng)的軌跡，通過移動(dòng)身體重心來控制屏幕上的光標(biāo)靠近目標(biāo)位置, 10 min/次, 1次/d; ② 視覺動(dòng)態(tài)平衡訓(xùn)練: 患者雙足站立于測力平臺(tái)上，目視前方顯示屏，此時(shí)屏幕會(huì)顯示出人體三維動(dòng)態(tài)圖像，選擇需要練習(xí)的虛擬場景，通過調(diào)整自身重心位置，試圖解決屏幕上所顯示的任務(wù)(如籃子接雞蛋、守門撲球、滑雪等)，當(dāng)患者調(diào)整身體重心位置時(shí)，屏幕上會(huì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示重心投影的位置、移動(dòng)速度或任務(wù)完成情況等，患者本人可以根據(jù)屏幕上顯示的結(jié)果及動(dòng)態(tài)成像進(jìn)行自我觀察和軀干與下肢重心調(diào)整，醫(yī)護(hù)人員有時(shí)可給予一定的言語提示幫助患者完成任務(wù), 20 min/次, 1次/d?？祻?fù)訓(xùn)練時(shí)間為30 min/次, 1次/d, 5次/周，連續(xù)訓(xùn)練6周。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 “起立-行走”計(jì)時(shí)測驗(yàn)[8](TUGT): 準(zhǔn)備一把有扶手且?guī)Э勘车囊巫?，于距離椅子前方3 m處進(jìn)行標(biāo)示，患者坐在椅子上，當(dāng)聽到口令后從椅子上站起向前走至3 m標(biāo)示位置，再180 °轉(zhuǎn)身返回椅子處坐下，記錄患者背部離開椅背到再次坐下靠在椅背所用的時(shí)間(s)以及測試過程中可能跌倒的危險(xiǎn)性。每回測量3次，中間休息1 min, 取其均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。記錄的時(shí)間越長，代表平衡功能、步行能力越差，跌倒的可能性越大。

1.3.2 平衡能力測試: 使用D-WALL三維系統(tǒng)評(píng)估患者靜態(tài)平衡能力，開始測試時(shí)，要求患者雙足站立于測力平臺(tái)上，雙手自然下垂于體側(cè)，平視前方2 m處屏幕標(biāo)記，分別測試睜眼和閉眼狀態(tài)站立30 s患側(cè)的壓力中心(COP)擺動(dòng)程度。COP搖擺程度越小，表示平衡能力越好，姿勢穩(wěn)定性越強(qiáng)。觀察指標(biāo)有運(yùn)動(dòng)軌跡面積(mm2)、運(yùn)動(dòng)軌跡周長(mm)。運(yùn)動(dòng)軌跡面積代表重心移動(dòng)所產(chǎn)生的軌跡圍成面積的大小; 運(yùn)動(dòng)軌跡周長代表重心移動(dòng)所產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡的總長度。兩者的數(shù)值越小，表示穩(wěn)定性、平衡功能越好，反之則越差。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 3組患者睜眼、閉眼運(yùn)動(dòng)軌跡面積和運(yùn)動(dòng)軌跡周長比較

治療前, 3組患者睜眼、閉眼狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05); 治療6周后, 3組患者睜眼、閉眼狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長均小于治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05); 治療6周后，視覺反饋組睜眼、閉眼狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長均分別小于對(duì)照組、常規(guī)平衡訓(xùn)練組，且常規(guī)平衡訓(xùn)練組均小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 3組患者運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長比較

2.2 3組患者TUGT結(jié)果比較

治療前, 3組患者TUGT結(jié)果比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05); 治療6周后, 3組患者TUGT結(jié)果均短于治療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05); 治療6周后，視覺反饋組TUGT結(jié)果分別短于對(duì)照組、常規(guī)平衡訓(xùn)練組，且常規(guī)平衡訓(xùn)練組短于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 3組患者TUGT結(jié)果比較 s

3 討 論

人體平衡功能是指人在不同的環(huán)境和情況下維持身體直立姿勢的能力，平衡的調(diào)節(jié)需要感覺信息的輸入、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的整合和運(yùn)動(dòng)的控制共同協(xié)作完成。平衡功能失調(diào)易導(dǎo)致姿勢控制能力及穩(wěn)定性下降，跌倒風(fēng)險(xiǎn)升高。TKA將關(guān)節(jié)軟骨、交叉韌帶、半月板等富含本體感受器的組織切除，可造成本體感覺不同程度減退或喪失[9]，導(dǎo)致患者平衡能力、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制能力下降及步態(tài)異常等。TKA患者平衡功能障礙可由多種因素引起，例如下肢肌力減退、心理因素等，尤其是感覺信息輸入異常(包括本體感覺、前庭覺及視覺系統(tǒng)等)。缺乏視覺刺激會(huì)導(dǎo)致大腦中樞平衡協(xié)調(diào)功能感知差，故視覺信息輸入也是平衡控制的重要調(diào)節(jié)因素[10]。本研究結(jié)果顯示，治療前與治療后，3組患者閉眼狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長均小于睜眼狀態(tài)下，說明睜眼時(shí)平衡能力較閉眼時(shí)好，亦證實(shí)視覺系統(tǒng)在平衡功能維持中發(fā)揮重要作用，與既往研究[7, 11-12]結(jié)論類似。作為姿勢控制的主要感覺輸入渠道，視覺能夠快速有效地識(shí)別身體在空間中的位置變化，評(píng)估并整合來自環(huán)境的各種信息，從而自動(dòng)調(diào)整姿勢而維持平衡[13]。

本研究結(jié)果顯示，治療6周后，視覺反饋組患者睜眼、閉眼狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)軌跡面積、運(yùn)動(dòng)軌跡周長均小于常規(guī)平衡訓(xùn)練組和對(duì)照組，且常規(guī)平衡訓(xùn)練組均小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。相關(guān)研究[14]發(fā)現(xiàn)，平衡訓(xùn)練及本體感覺訓(xùn)練對(duì)TKA患者術(shù)后平衡功能和步行能力等具有顯著改善作用，與本研究結(jié)果相符。但常規(guī)平衡訓(xùn)練著重于軀干穩(wěn)定、重心轉(zhuǎn)移訓(xùn)練及下肢控制等，對(duì)視覺反饋的重視度不夠，而且往往重復(fù)某個(gè)固定動(dòng)作，缺乏趣味性，不能客觀評(píng)估每次訓(xùn)練的成果。D-WALL系統(tǒng)是利用視覺反饋對(duì)人體平衡功能進(jìn)行定量評(píng)估和訓(xùn)練的一套系統(tǒng)，在“描跡訓(xùn)練”“穩(wěn)定極限”及任務(wù)游戲等平衡訓(xùn)練過程中，患者本人借助“一個(gè)大的數(shù)字化鏡子”可以“看到”這些結(jié)果，從而實(shí)時(shí)獲得自身運(yùn)動(dòng)方向及身體重心變化的視覺反饋，激活大腦中樞感知和調(diào)控運(yùn)動(dòng)的感覺。這種“生物反饋”機(jī)制可以加強(qiáng)患者大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)肢體遠(yuǎn)端的控制，形成一種正反饋機(jī)制，引起相應(yīng)肌肉的大腦控制區(qū)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)增加[15], 促進(jìn)姿勢和身體各部分信息的整合，同時(shí)加入鏡像視覺反饋還可補(bǔ)償TKA患者術(shù)后本體感覺的缺失[12]，最終實(shí)現(xiàn)平衡功能的全面提升。此外，與傳統(tǒng)的常規(guī)平衡訓(xùn)練比較, D-WALL系統(tǒng)內(nèi)置不同游戲任務(wù)及虛擬場景，如籃子接雞蛋、滑雪、守門撲球等，具有一定趣味性，能充分調(diào)動(dòng)患者的主觀積極性，明顯改善其平衡能力。OH H T等[16]在一項(xiàng)雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中將24例TKA患者分為2組，實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行視覺反饋下平衡訓(xùn)練，對(duì)照組進(jìn)行無視覺反饋下平衡訓(xùn)練，干預(yù)8周后，觀察組患者的平衡功能顯著優(yōu)于對(duì)照組，與本研究結(jié)論相似。

本研究還發(fā)現(xiàn)，治療6周后，視覺反饋組的TUGT結(jié)果顯著短于常規(guī)平衡訓(xùn)練組和對(duì)照組，提示TKA術(shù)后進(jìn)行視覺反饋下平衡訓(xùn)練能改善患者的步行能力。迪曉霞等[17]將48例腦卒中患者隨機(jī)分為2組，觀察組采用Pro-Kin視覺反饋平衡訓(xùn)練儀訓(xùn)練聯(lián)合常規(guī)訓(xùn)練，對(duì)照組僅進(jìn)行常規(guī)訓(xùn)練，隨訪6周發(fā)現(xiàn)，觀察組患者的平衡功能、步行能力均顯著優(yōu)于對(duì)照組。平衡功能不僅影響人體姿勢的穩(wěn)定性，而且是決定患者步行能力的重要因素之一[18]。研究[19]證實(shí), TKA患者術(shù)后本體感受器及平衡功能受損，這種缺陷可能造成關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能力下降、肌肉潛伏期延遲、肌肉活動(dòng)幅度改變以及姿勢穩(wěn)定性下降等，患者步行時(shí)易表現(xiàn)出步行速度降低、患側(cè)支撐相縮短、站立不穩(wěn)、步行缺乏變向能力、容易摔倒等現(xiàn)象。本研究中，視覺反饋組訓(xùn)練時(shí)借助“一塊大的數(shù)字化鏡子”進(jìn)行視覺反饋，可增加本體感覺的輸入，改善前庭功能，有效提高患者運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)能力。本體感覺的增強(qiáng)能夠提升膝關(guān)節(jié)周圍相應(yīng)組織器官對(duì)外周信息的感知程度，有利于增強(qiáng)神經(jīng)肌肉的控制能力，激活膝周相關(guān)肌群，改善患膝周圍韌帶及肌群的力量，提高膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，最終提升步行能力。

基于D-WALL系統(tǒng)的視覺反饋下平衡訓(xùn)練是一種安全、定量、任務(wù)導(dǎo)向性的平衡訓(xùn)練方法，在訓(xùn)練過程中可實(shí)時(shí)提供視覺反饋，自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤動(dòng)作并提示改進(jìn)，提高TKA患者的平衡功能及步行能力，此外該方法簡單易行，內(nèi)置游戲和任務(wù)訓(xùn)練，趣味性高，可充分調(diào)動(dòng)患者訓(xùn)練的積極性。但本研究存在一定局限性: 首先，樣本量偏小，可能導(dǎo)致結(jié)果偏倚; 其次，隨訪時(shí)間僅6周，未對(duì)患者進(jìn)行長期隨訪，很難確定這種效果能否長期保持; 最后，影響平衡功能的因素包括生理、運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和精神狀態(tài)等，但本研究未對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析，有待今后進(jìn)一步深入研究。

綜上所述，基于D-WALL系統(tǒng)的視覺反饋下平衡訓(xùn)練可有效提升TKA患者平衡功能，改善其獨(dú)立步行能力，一定程度上降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)，其近期治療效果優(yōu)于常規(guī)平衡訓(xùn)練。